(57)【要約】【課題】余剰電力を効率的に有効利用し、系統電源への逆潮流防止や燃料電池システムの停止防止をはかる燃料電池システムの制御装置を提供する。【解決手段】水素生成器１と、水素生成器１で得られた生成ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池４と、燃料電池４にて発電された直流電力を交流電力に変換する直流交流変換器５と、負荷電力検知手段６と、運転開始から発電までの一連の動作を制御する制御器９と、実際に消費される負荷電力量が直流交流変換器５にて出力される電力よりも小さくなった場合に検知する余剰電力検知手段１０と、蓄電手段１１とを備え、制御器９は余剰電力検知手段１０により瞬時でも負荷電力量を超える電力を発電出力したと検知された場合は、蓄電手段１１により電力を貯蔵することにより、系統電源への逆潮流を防止することができ、安定的継続的に発電を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素生成器と、前記水素生成器で得られた生成ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池にて発電された直流電力を交流電力に変換する直流交流変換器と、実際に消費された電力負荷での負荷電力を検知する負荷電力検知手段と、運転開始から発電までの一連の動作を制御する制御器と、実際に消費される負荷電力量が前記直流交流変換器にて出力される電力よりも小さくなった場合に検知する余剰電力検知手段と、蓄電手段とを備え、前記制御器は前記余剰電力検知手段により瞬時でも負荷電力量を超える電力を発電出力したと検知された場合は、前記蓄電手段により電力を貯蔵することを特徴とする燃料電池システムの制御装置。
【請求項２】
水素生成器と、前記水素生成器で得られた生成ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池にて発電された直流電力を交流電力に変換する直流交流変換器と、実際に消費された電力負荷での負荷電力を検知する負荷電力検知手段と、運転開始から発電までの一連の動作を制御する制御器と、実際に消費される負荷電力量が前記直流交流変換器にて出力される電力よりも小さくなった場合に検知する余剰電力検知手段と、前記水素生成器で得られた生成ガスや酸化剤ガスおよび前記燃料電池からの排熱を利用して得られた湯を貯蔵する貯湯タンクと、前記貯湯タンクに接続された加熱手段とを備え、前記制御器は前記余剰電力検知手段により瞬時でも負荷電力量を超える電力を発電出力したと検知された場合は、前記加熱手段により電力を熱に変え、前記貯湯タンクの湯を加熱することを特徴とする燃料電池システムの制御装置。
【請求項３】
水素生成器と、前記水素生成器で得られた生成ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、前記水素生成器で得られた生成ガスや酸化剤ガスおよび前記燃料電池からの排熱を利用して得られた湯を貯蔵する貯湯タンクと、運転開始から発電までの一連の動作を制御する制御器と、前記貯湯タンク内の湯の温度が上限付近に達したことを検知する熱余剰検知手段と、食器洗い乾燥機や洗濯機などの家電製品に湯を供給する家電製品湯供給手段とを備え、前記制御器は前記熱余剰検知手段により前記貯湯タンク内の湯の温度が上限付近に達したことを検知した場合は、前記家電製品湯供給手段により家電製品に湯を供給することを特徴とする燃料電池システムの制御装置。
【請求項４】
水素生成器と、前記水素生成器で得られた生成ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、前記水素生成器で得られた生成ガスや酸化剤ガスおよび前記燃料電池からの排熱を利用して得られた湯を貯蔵する貯湯タンクと、運転開始から発電までの一連の動作を制御する制御器と、前記貯湯タンク内の湯の温度が上限付近に達したことを検知する熱余剰検知手段と、家庭内の各室に湯を供給する家庭内湯供給手段とを備え、前記制御器は前記熱余剰検知手段により前記貯湯タンク内の湯の温度が上限付近に達したことを検知した場合は、前記家庭内湯供給手段により家庭内の各室に湯を供給することを特徴とする燃料電池システムの制御装置。
【請求項５】
水素生成器と、前記水素生成器で得られた生成ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、前記水素生成器で得られた生成ガスや酸化剤ガスおよび前記燃料電池からの排熱を利用して得られた湯を貯蔵する貯湯タンクと、運転開始から発電までの一連の動作を制御する制御器と、前記貯湯タンク内の湯の温度が上限付近に達したことを検知する熱余剰検知手段と、高温の湯を使って電力を発生させる温水電力変換手段とを備え、前記制御器は前記熱余剰検知手段により前記貯湯タンク内の湯の温度が上限付近に達したことを検知した場合は、前記温水電力変換手段により高温の湯を電力に変換して電力として利用できるようにすることを特徴とする燃料電池システムの制御装置。
【請求項６】
さらに第２の蓄電手段を備え、温水電力変換手段により変換された電力を前記第２の蓄電手段に貯蔵することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システムの制御装置。
【請求項７】
蓄電手段は負荷電力量を超える電力を発電出力した場合および高温の湯を電力に変換した場合に、電力を貯蔵することを特徴とする請求項１および５、６のいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御装置。
【請求項８】
水素生成器と、前記水素生成器で得られた生成ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、前記水素生成器で得られた生成ガスや酸化剤ガスおよび前記燃料電池からの排熱を利用して得られた湯を貯蔵する貯湯タンクと、運転開始から発電までの一連の動作を制御する制御器と、前記貯湯タンク内の湯の温度が上限付近に達したことを検知する熱余剰検知手段と、高温の湯を熱として蓄熱する蓄熱手段とを備え、前記制御器は前記蓄熱手段による熱を次回の起動時の熱エネルギーとして利用することを特徴とする燃料電池システムの制御装置。
【請求項９】
さらに外気温検知手段を備え、制御器は前記外気温検知手段によりシステム経路が凍結の危険性のある温度まで低下したと検知した場合、蓄熱手段に貯蔵された熱を放出してシステム経路を予め加熱しておくことを特徴とする請求項８記載の燃料電池システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を用いて発電と排熱回収を行う燃料電池システムの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池システムの制御装置としては、電力と熱の双方を効率よく利用している
燃料電池発電システムがあった（例えば、特許文献１参照）。図１９は、前記特許文献１に記載された従来の燃料電池システムの制御装置を示すものである。
【０００３】
図１９において、都市ガスやメタノールなどの原料燃料および水蒸気改質反応に必要な
原料水から水素に富んだガスを生成する水素生成器１と、酸化剤ガスとしての空気を供給するためのブロアファンで構成される送風器２と、供給空気を加湿する空気加湿器３と、水素生成器１で得られた生成ガスと送風器２からの酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池４と、燃料電池４にて発電された直流電力を交流２００Ｖに変換する直流交流変換器５と、家庭内の電力負荷で実際に消費される負荷電力を検知する負荷電力検知手段６と
水素生成器１で得られた生成ガス、送風器２からの酸化剤ガスおよび燃料電池４から、それぞれの排熱を回収する排熱回収手段７と、実際に排熱回収手段７から出力される熱出力量を検知する熱負荷検知手段８と、起動から発電までの一連の動作を制御する制御器９とで構成されている。
【０００４】
ここで制御器９は、負荷電力検知手段６により家庭内で実際に消費される電力負荷に応じて、かつ排熱回収手段７において水素生成器１で得られた生成ガス、送風器２からの酸化剤ガスおよび燃料電池４からそれぞれの排熱を回収し、熱負荷検知手段８により実際に排熱回収手段７から出力される熱出力量に応じて、水素に富んだ生成ガスおよび酸化剤ガスを制御し、燃料電池４にて発電を行い、電力および熱を出力していた。
【特許文献１】特開２００２−３７３６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、負荷電力検知手段により家庭内で実際に消費されている電力負荷を検知し、負荷電力追従運転をして、常に負荷電力量より小さい電力を発電しているが、実際に消費される負荷電力量は常に瞬時的に変化していて変化の速さに追従できないので、系統電源へ逆潮流してしまう可能性があるという課題を有していた。また排熱を回収してその熱で湯を加熱しているが、貯湯タンク内の湯温が上限に達してしまえば、燃料電池システムは停止してしまうという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、系統電源への逆潮流を防ぐこと、また貯湯タンク内の湯温が上限に達して燃料電池システムが停止しないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムの制御装置は、電力余剰検知手段を有して逆潮流を検知し、検知した場合は蓄電手段により電力を貯蔵するものである。
【０００８】
これによって、逆潮流を防ぐことができ、燃料電池システムが停止することを防止できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の燃料電池システムの制御装置によれば、家庭内で実際に消費される電力負荷が発電電力より小さくなった場合でも、余剰電力を蓄電手段において貯蔵し、系統電源への逆潮流を防止することができ、安定的継続的に発電を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は水素生成器と、水素生成器で得られた生成ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、燃料電池にて発電された直流電力を交流電力に変換する直流交流変換器と、実際に消費された電力負荷での負荷電力を検知する負荷電力検知手段と、運転開始から発電までの一連の動作を制御する制御器と、実際に消費される負荷電力量が直流交流変換器にて出力される電力よりも小さくなった場合に検知する余剰電力検知手段と、蓄電手段とを備え、制御器は余剰電力検知手段により瞬時でも負荷電力量を超える電力を発電出力したと検知された場合は、蓄電手段により電力を貯蔵することにより、系統電源への逆潮流を防止することができ、安定的継続的に発電を行うことができる。
【００１１】
第２の発明は水素生成器と、水素生成器で得られた生成ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、燃料電池にて発電された直流電力を交流電力に変換する直流交流変換器と、実際に消費された電力負荷での負荷電力を検知する負荷電力検知手段と、運転開始から発電までの一連の動作を制御する制御器と、実際に消費される負荷電力量が直流交流変換器にて出力される電力よりも小さくなった場合に検知する余剰電力検知手段と、水素生成器で得られた生成ガスや酸化剤ガスおよび燃料電池からの排熱を利用して得られた湯を貯蔵する貯湯タンクと、貯湯タンクに接続された加熱手段とを備え、制御器は余剰電力検知手段により瞬時でも負荷電力量を超える電力を発電出力したと検知された場合は、加熱手段により電力を熱に変え、貯湯タンクの湯を加熱することにより、系統電源への逆潮流を防止することができ、安定的継続的に発電を行うことができる。
【００１２】
第３の発明は水素生成器と、水素生成器で得られた生成ガスと酸化剤ガスとを反応させ
て発電を行う燃料電池と、水素生成器で得られた生成ガスや酸化剤ガスおよび燃料電池からの排熱を利用して得られた湯を貯蔵する貯湯タンクと、運転開始から発電までの一連の動作を制御する制御器と、貯湯タンク内の湯の温度が上限付近に達したことを検知する熱余剰検知手段と、食器洗い乾燥機や洗濯機などの家電製品に湯を供給する家電製品湯供給手段とを備え、制御器は熱余剰検知手段により貯湯タンク内の湯の温度が上限付近に達したことを検知した場合は、家電製品湯供給手段により家電製品に湯を供給することにより、湯温を下げることができ、燃料電池システムの停止を防止することができ、再起動した場合のエネルギーロスを防ぐことができる。
【００１３】
第４の発明は水素生成器と、水素生成器で得られた生成ガスと酸化剤ガスとを反応させ
て発電を行う燃料電池と、水素生成器で得られた生成ガスや酸化剤ガスおよび燃料電池からの排熱を利用して得られた湯を貯蔵する貯湯タンクと、運転開始から発電までの一連の動作を制御する制御器と、貯湯タンク内の湯の温度が上限付近に達したことを検知する熱余剰検知手段と、家庭内の各室に湯を供給する家庭内湯供給手段とを備え、制御器は熱余剰検知手段により貯湯タンク内の湯の温度が上限付近に達したことを検知した場合は、家庭内湯供給手段により家庭内の各室に湯を供給することにより、熱を放出するので湯温を下げることができ、燃料電池システムの停止を防止することができ、再起動した場合のエネルギーロスを防ぐことができる。
【００１４】
第５の発明は水素生成器と、水素生成器で得られた生成ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、水素生成器で得られた生成ガスや酸化剤ガスおよび燃料電池からの排熱を利用して得られた湯を貯蔵する貯湯タンクと、運転開始から発電までの一連の動作を制御する制御器と、貯湯タンク内の湯の温度が上限付近に達したことを検知する熱余剰検知手段と、高温の湯を使って電力を発生させる温水電力変換手段とを備え、制御器は熱余剰検知手段により貯湯タンク内の湯の温度が上限付近に達したことを検知した場合は、温水電力変換手段により高温の湯を電力に変換して電力として利用できるようにすることにより、貯湯タンク内の湯温を下げることができ、燃料電池システムの停止を防止することができる。また再起動した場合のエネルギーロスを防ぐことができる。特に湯の需要が少ない夏季に電力として利用できる。
【００１５】
第６の発明は、特に第５の発明にさらに第２の蓄電手段を備え、温水電力変換手段によ
り変換された電力を第２の蓄電手段に貯蔵することにより、必要な時にいつでも、特に夏季の高需要時期に電力として利用できる。
【００１６】
第７の発明は、特に、第１、５、６の発明の蓄電手段を負荷電力量を超える電力を発電出力した場合および高温の湯を電力に変換した場合に、電力を貯蔵することにより、蓄電手段を一つに共用化することで効率化をはかりコストダウンを推進することができる。
【００１７】
第８の発明は水素生成器と、水素生成器で得られた生成ガスと酸化剤ガスとを反応させ
て発電を行う燃料電池と、水素生成器で得られた生成ガスや酸化剤ガスおよび燃料電池からの排熱を利用して得られた湯を貯蔵する貯湯タンクと、運転開始から発電までの一連の動作を制御する制御器と、貯湯タンク内の湯の温度が上限付近に達したことを検知する熱余剰検知手段と、高温の湯を熱として蓄熱する蓄熱手段とを備え、制御器は蓄熱手段による熱を次回の起動時の熱エネルギーとして利用することにより、燃料電池システムの次回の起動時の熱エネルギーとして有効利用できるので起動時間を大幅に短縮することができる。
【００１８】
第９の発明は、特に、第８の発明の燃料電池システムの制御装置に加え、外気温検知手段を備え、制御器は外気温検知手段によりシステム経路が凍結の危険性のある温度まで低下したと検知した場合、蓄熱手段に貯蔵された熱を放出してシステム経路を予め加熱しておくことにより、凍結による燃料電池システムの起動時のトラブルを防止することができる。
【００１９】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における燃料電池システムの制御装置の構成図である。図１において、図１９と同じ構成要素については同一符号を用い、説明を省略する。
【００２１】
図１において、余剰電力検知手段１０は家庭内で実際に消費される負荷電力量が発電出力される電力より小さくなった場合、余剰電力を検知するものであり、蓄電手段１１は余剰電力検知手段１０により検知された余剰電力を蓄電するものであり、２次電池や蓄電池等である。図２は一日の負荷電力量の推移に対する運転動作つまり発電電力量を示した図であるが、発電電力量は負荷電力量に対して常に小さい値をとるように運転制御されるが、負荷電力量は常に瞬時的に変動しており、余剰電力検知手段１０により瞬時でも負荷電力量を超える電力を発電出力したことが検知された場合は、蓄電手段１１により発電電力から負荷電力量を差し引いた余剰電力を貯蔵するものである。
【００２２】
ここで図３のフローチャートを使って制御動作を説明する。ステップ１で燃料電池システムを起動させ水素生成器１にて水素に富んだガスが生成され、各部の温度が予め設定された温度に達すれば、ステップ２において発電に入る。そしてステップ３において負荷電力検知手段６により家庭内で実際に消費される電力負荷に応じて電力負荷追従運転を行う。そしてステップ４において家庭内で消費される電力負荷が発電電力より小さくなっていると検知されれば、ステップ５において計算により発電電力から負荷電力を差し引いた値を余剰電力とする。そしてステップ６においてその余剰電力を蓄電手段１１にて貯蔵する。
【００２３】
かかる構成によれば、電力負荷が発電電力よりも小さくなった場合でも、余剰電力を蓄電手段１１において貯蔵することにより、系統電源への逆潮流を防止することができ、安定的継続的に発電を行うことができる。
【００２４】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における燃料電池システムの制御装置の構成図である。図４において、図１および図１９と同じ構成要素については同一符号を用い、説明を省略する。
【００２５】
図４において、貯湯タンク１２は水素生成器１で得られた生成ガス、送風器２からの酸化剤ガスおよび燃料電池４から、それぞれの排熱を回収する排熱回収手段７から得られた熱を利用することにより得られた湯を貯蔵する。また加熱手段１３は貯湯タンク１２に接続され電力を熱に変えて貯湯タンク１２内の水を加熱して湯にするものであり、例えばヒータなどである。前述したように発電電力量は負荷電力量に対して常に小さい値をとるように運転制御されるが、負荷電力量は常に瞬時的に変動しており、余剰電力検知手段１０により瞬時でも負荷電力量を超える電力を発電出力したことが検知された場合は、加熱手段１３により発電電力から負荷電力量を差し引いた余剰電力を加熱手段１３により熱に変えて消費するものである。
【００２６】
ここで図５のフローチャートを使って制御動作を説明する。ステップ１１で燃料電池システムを起動させ水素生成器１にて水素に富んだガスが生成され、各部の温度が予め設定された温度に達すれば、ステップ１２において発電に入る。そしてステップ１３において負荷電力検知手段６により家庭内で実際に消費される電力負荷に応じて電力負荷追従運転を行う。そしてステップ１４において家庭内で消費される電力負荷が発電電力より小さくなっていると検知されれば、ステップ１５において計算により発電電力から負荷電力を差し引いた値を余剰電力とする。そしてステップ１６においてその余剰電力を加熱手段１３に供給して、貯湯タンク１２内の水を湯に変えていくものである。
【００２７】
かかる構成によれば、電力負荷が発電電力よりも小さくなった場合でも、余剰電力を加熱手段１３により電力を熱に変えて消費するので、系統電源への逆潮流を防止することができ、安定的継続的に発電を行うことができる。
【００２８】
（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３における燃料電池システムの制御装置の構成図である。図６において、図１、図４および図１９と同じ構成要素については同一符号を用い、説明を省略する。
【００２９】
図６において熱余剰検知手段１４は貯湯タンク１２内の湯の温度が上限付近に達したことを検知するものである。また家電製品湯供給手段１５は食器洗い乾燥機や洗濯機などの家電製品に湯を供給するものである。熱余剰検知手段１４により貯湯タンク１２内の湯の温度が上限付近に達したことを検知した場合、家電製品湯供給手段１５により湯を必要とする家電製品、例えば食器洗い乾燥機や洗濯機などに湯を供給して、貯湯タンク１２内の湯を消費するものである。
【００３０】
ここで図７のフローチャートを使って制御動作を説明する。ステップ２１で燃料電池システムを起動させ、ステップ２２で起動中および発電中に水素生成器１で得られた生成ガス、送風器２からの酸化剤ガスおよび燃料電池４から、それぞれの排熱を回収する。そしてステップ２３で回収された排熱により貯湯タンク１２内の水を湯に加熱する。そしてステップ２４で加熱された湯の温度が上限付近に達したことを検知されれば、ステップ２５にて湯を必要とする家電製品に湯を供給し、貯湯タンク１２内の湯を消費する。
【００３１】
かかる構成によれば、排熱回収により貯湯タンク内の湯温が上限付近に達した場合でも、家電製品に湯を供給することにより湯温を下げることができ、燃料電池システムの停止を防止することができ、再起動した場合のエネルギーロスを防ぐことができる。
【００３２】
（実施の形態４）
図８は本発明の実施の形態４における燃料電池システムの制御装置の構成図である。図８において、図１、図４、図６および図１９と同じ構成要素については同一符号を用い、説明を省略する。
【００３３】
図８において、家庭内湯供給手段１６は家庭内の各室に湯を供給し、いわゆる温水暖房として熱を放出するものである。熱余剰検知手段１４により貯湯タンク１２内の湯の温度が上限付近に達したことを検知した場合、家庭内湯供給手段１６により家庭内の各室に湯を供給し熱を放出して、貯湯タンク１２内の湯を消費するものである。
【００３４】
ここで図９のフローチャートを使って制御動作を説明する。ステップ３１で燃料電池システムを起動させ、ステップ３２で起動中および発電中に水素生成器１で得られた生成ガス、送風器２からの酸化剤ガスおよび燃料電池４から、それぞれの排熱を回収する。そしてステップ３３で回収された排熱により貯湯タンク１２内の水を湯に加熱する。そしてステップ３４で加熱された湯の温度が上限付近に達したことを検知されれば、ステップ３５にて家庭内の各室に湯を供給し熱を放出して、貯湯タンク１２内の湯温を下げる。
【００３５】
かかる構成によれば、排熱回収により貯湯タンク内の湯温が上限付近に達した場合でも、温水暖房として利用し、熱を放出することにより湯温を下げることができ、燃料電池システムの停止を防止することができ、再起動した場合のエネルギーロスを防ぐことができる。
【００３６】
（実施の形態５）
図１０は本発明の実施の形態５における燃料電池システムの制御装置の構成図である。図１０において、図１、図４、図６、図８および図１９と同じ構成要素については同一符号を用い、説明を省略する。
【００３７】
図１０において、温水電力変換手段１７は貯湯タンク１２内の湯の熱を利用して電力を発生させるものである。熱余剰検知手段１４により貯湯タンク１２内の湯の温度が上限付近に達したことを検知した場合、温水電力変換手段１７により高温の湯を電力に変換して、家庭内電力として利用できるようにするものである。
【００３８】
ここで図１１のフローチャートを使って制御動作を説明する。ステップ４１で燃料電池システムを起動させ、ステップ４２で起動中および発電中に水素生成器１で得られた生成ガス、送風器２からの酸化剤ガスおよび燃料電池４から、それぞれの排熱を回収する。そしてステップ４３で回収された排熱により貯湯タンク１２内の水を湯に加熱する。そしてステップ４４で加熱された湯の温度が上限付近に達したことを検知されれば、ステップ４５にて温水電力変換手段１７により高温の湯を電力に変換して、家庭内電力として利用できるようにする。
【００３９】
かかる構成によれば、排熱回収により貯湯タンク内の湯温が上限付近に達した場合でも、温水の熱を電力に変換することにより貯湯タンク内の湯温を下げることができ、燃料電池システムの停止を防止することができる。また再起動した場合のエネルギーロスを防ぐことができる。特に湯の需要が少ない夏季に電力として利用できることになる。
【００４０】
（実施の形態６）
図１２は本発明の実施の形態６における燃料電池システムの制御装置の構成図である。図１２において、図１、図４、図６、図８、図１０および図１９と同じ構成要素については同一符号を用い、説明を省略する。
【００４１】
図１２において、第２の蓄電手段１８は温水電力変換手段１７によって変換された電力を貯蔵するもので、２次電池や蓄電池等である。熱余剰検知手段１４により貯湯タンク１２内の湯の温度が上限付近に達したことを検知した場合、温水電力変換手段１７により高温の湯を電力に変換し、さらに第２の蓄電手段１８により電力を貯蔵するものである。
【００４２】
ここで図１３のフローチャートを使って制御動作を説明する。ステップ５１で燃料電池システムを起動させ、ステップ５２で起動中および発電中に水素生成器１で得られた生成ガス、送風器２からの酸化剤ガスおよび燃料電池４から、それぞれの排熱を回収する。そしてステップ５３で回収された排熱により貯湯タンク１２内の水を湯に加熱する。そしてステップ５４で加熱された湯の温度が上限付近に達したことを検知されれば、ステップ５５にて温水電力変換手段１７により高温の湯を電力に変換する。そしてステップ５６で電力を第２の蓄電手段１８に貯蔵する。
【００４３】
かかる構成によれば、排熱回収により貯湯タンク内の湯温が上限付近に達した場合でも、温水の熱を電力に変換し、電力を貯蔵しておけば必要な時にいつでも、特に夏季の高需要時期に電力として利用できることになる。
【００４４】
（実施の形態７）
図１４は本発明の実施の形態７における燃料電池システムの制御装置の構成図である。図１４において、図１、図４、図６、図８、図１０、図１２および図１９と同じ構成要素については同一符号を用い、説明を省略する。
【００４５】
図１４において、第３の蓄電手段１９は蓄電手段１１の機能と第２の蓄電手段１８の機能とをあわせたもので、２次電池や蓄電池等である。負荷電力量を超える電力を発電出力した場合に余剰電力を貯蔵する蓄電手段１１と、温水電力変換手段１７により高温の湯から変換された電力を貯蔵する第２の蓄電手段１８とを機能的にあわせる、あるいは共用化するものである。
【００４６】
かかる構成によれば、蓄電手段を一つに共用化することで効率化をはかりコストダウンを推進することができる。
【００４７】
（実施の形態８）
図１５は本発明の実施の形態８における燃料電池システムの制御装置の構成図である。図１５において、図１、図４、図６、図８、図１０、図１２、図１４および図１９と同じ構成要素については同一符号を用い、説明を省略する。
【００４８】
図１５において、蓄熱手段２０は貯湯タンク１２内の湯を利用して熱に変換し蓄熱するものである。熱余剰検知手段１４により貯湯タンク１２内の湯の温度が上限付近に達したことを検知した場合、貯湯タンク１２内の湯を熱に変換し、蓄熱手段２０に熱として貯蔵するものである。そして熱を次回の起動エネルギーとしても利用する。
【００４９】
ここで図１６のフローチャートを使って制御動作を説明する。ステップ６１で燃料電池システムを起動させ、ステップ６２で起動中および発電中に水素生成器１で得られた生成ガス、送風器２からの酸化剤ガスおよび燃料電池４から、それぞれの排熱を回収する。そしてステップ６３で回収された排熱により貯湯タンク１２内の水を湯に加熱する。そしてステップ６４で加熱された湯の温度が上限付近に達したことを検知されれば、ステップ６５において貯湯タンク１２内の湯から熱を回収して、蓄熱手段２０に貯蔵する。そしてステップ６６において燃料電池システムの次回の起動時の熱エネルギーとして利用する。
【００５０】
かかる構成によれば、排熱回収により貯湯タンク内の湯温が上限付近に達した場合でも
湯から熱を回収して、蓄熱手段に貯蔵して、燃料電池システムの次回の起動時の熱エネルギーとして有効利用できるので起動時間を大幅に短縮することができる。
【００５１】
（実施の形態９）
図１７は本発明の実施の形態９における燃料電池システムの制御装置の構成図である。図１７において、図１、図４、図６、図８、図１０、図１２、図１４、図１５および図１９と同じ構成要素については同一符号を用い、説明を省略する。
【００５２】
図１７において、外気温検知手段２１は外気の温度を検出し、凍結の危険性のある温度まで外気温が低下したことを検知するためのものである。熱余剰検知手段１４により貯湯タンク１２内の湯の温度が上限付近に達したことを検知した場合、貯湯タンク１２内の湯を熱に変換し、蓄熱手段２０に熱として貯蔵する。そして外気温検知手段２１により凍結の危険性のある温度まで外気温が低下したことを検知すれば、蓄熱手段２０に貯蔵された熱を放出し、燃料電池システムの凍結の危険性のある経路を予め加熱する。
【００５３】
ここで図１８のフローチャートを使って制御動作を説明する。ステップ７１で燃料電池システムを起動させ、ステップ７２で起動中および発電中に水素生成器１で得られた生成ガス、送風器２からの酸化剤ガスおよび燃料電池４から、それぞれの排熱を回収する。そしてステップ７３で回収された排熱により貯湯タンク１２内の水を湯に加熱する。そしてステップ７４で加熱された湯の温度が上限付近に達したことを検知されれば、ステップ７５において貯湯タンク１２内の湯から熱を回収して、蓄熱手段２０に貯蔵する。そしてステップ７６において外気温検知手段２１により外気の温度が一定温度以下に低下したことを検知すれば、ステップ７７で蓄熱手段２０に貯蔵された熱を燃料電池システムに放出し、凍結の危険性のある経路を予め加熱する。
【００５４】
かかる構成によれば、排熱回収により貯湯タンク内の湯温が上限付近に達した場合でも
湯から熱を回収して、蓄熱手段に貯蔵しておけば、外気の温度が一定温度以下に低下しても、システムの凍結の危険性のある経路を予め加熱しておけば、凍結による燃料電池システムの起動時のトラブルを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の燃料電池システムの制御装置は、家庭内で実際に消費される電力負荷が発電電力より小さくなった場合でも、系統電源への逆潮流を防止し、安定的継続的に発電を行うことができる。また排熱回収により貯湯タンク内の湯温が上限付近に達した場合でも、燃料電池システムが停止することなく、湯の積極的な消費や電力や熱への変換、貯蔵により有効に利用して発電を継続することができるので、燃料電池を用いて発電を行うのに有用である。また他の電池や動力源を用いたコージェネレーションシステムにも応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの制御装置の構成図
【図２】同装置の一日の運転動作を示すタイムチャート
【図３】同装置の制御動作を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態２における燃料電池システムの制御装置の構成図
【図５】同装置の制御動作を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態３における燃料電池システムの制御装置の構成図
【図７】同装置の制御動作を示すフローチャート
【図８】本発明の実施の形態４における燃料電池システムの制御装置の構成図
【図９】同装置の制御動作を示すフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態５における燃料電池システムの制御装置の構成図
【図１１】同装置の制御動作を示すフローチャート
【図１２】本発明の実施の形態６における燃料電池システムの制御装置の構成図
【図１３】同装置の制御動作を示すフローチャート
【図１４】本発明の実施の形態７における燃料電池システムの制御装置の構成図
【図１５】本発明の実施の形態８における燃料電池システムの制御装置の構成図
【図１６】同装置の制御動作を示すフローチャート
【図１７】本発明の実施の形態９における燃料電池システムの制御装置の構成図
【図１８】同装置の制御動作を示すフローチャート
【図１９】従来の燃料電池システムの制御装置の構成図
【符号の説明】
【００５７】
１  水素生成器
４  燃料電池
５  直流交流変換器
６  負荷電力検知手段
９  制御器
１０  余剰電力検知手段
１１  蓄電手段
１２  貯湯タンク
１３  加熱手段
１４  熱余剰検知手段
１５  家電製品湯供給手段
１６  家庭内湯供給手段
１７  温水電力変換手段
１８  第２の蓄電手段
１９  第３の蓄電手段（蓄電手段）
２０  蓄熱手段
２１  外気温検知手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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